Печное топливо
Печное топливо используется для нагрева печей и подразделяется на твердое (дрова, торф,каменный уголь), жидкое (мазут, нефть), газообразное( искусственный и природный газ).
Как правило выбор того или иного вида топлива определяется его доступностью в каждой конкретной местности. Использование печного топлива обычно привязано к местам его добычи и переработки.
Дрова в качестве топлива для печей наиболее распространены в регионах богатыми лесами.Если ваш дом расположен именно в таком регионе, там вам следует знать, что дубовые, буковые и березовые дрова имеют преимущества перед сосновыми, ольховыми и осиновыми, точно также, как сухие дрова -перед влажными.Для топки печи рекомендуется использовать дрова одной породы и приблизительно одинаковых размеров.
Торф по своим свойствам уступает дровам, но тем не менее, тоже широко используется в отоплении печей. При его сжигании образуется много золы ( как и при сжигании влажного дерева), поэтому под колосниковой решеткой в подтопочной камере рекомендуется установить металлический ящик для сбора золы. Влажный торф обычно перед употреблением высушивают. Хотя можно оснастить печи специальным топливником для влажного торфа ( смотри рисунок-1).
Рисунок-1. Топливники для торфа
а)-топливник для влажного торфа; б) для сухого; 1,2 -колосниковые решетки; 3-поддувальная дверца; 4-топочная дверца; 6-пароотводящая щель; 7-хайло
Такой топливник снабжен двумя колосниковыми решетками и специальным отверстием в верхней части, служащим для вывода водяных паров.Размеры топливника для влажного торфа : высота-82 см, ширина -45,5 см. Топливники для других видов топлива, вы найдете в статье устройство печи.
Газообразное топливо очень удобно в применении, так как подается к потребителю по газопроводам или в баллонах и не требует особых усилий по хранению и подготовке к употреблению.Кроме того, под газообразное топливо легко переоборудовать печи практически любой конструкции.
Удельная теплота сгорания некоторых видов топлива:
• Сухие дрова 3000-3300 ккал/кг.
• Торф кусковый 3100 ккал/кг.
• Торф брикетный 4000 ккал/кг.
• Бурый уголь 2800 ккал/кг.
• Каменный уголь-4500 ккал/кг;
• Антрацит -6000 ккал/кг;
• Древесный уголь-8000 ккал/кг.
• Газ природный, 1 м³ 8500 ккал/кг,
• Мазут-11000 ккал/кг.
Чтобы поддержать горение топлива, необходимо обеспечить в нем высокую температуру.Для этого в топливник должно в 1,5 раза больше воздуха, чем нужно для полного сгорания топлива.О количестве воздуха, поступающего к топливу, можно судить по цвету пламени в топочной камере :
• Светло-желтый цвет пламени сообщает об оптимальном поступлении воздуха;
• Ярко-белый цвет говорит о недостаточном количестве воздуха.Выход: увеличить толщину слоя топлива на колосниковой решетке, а в конце топки приоткрыть дымовую задвижку.
• Темно-желтый цвет или красный цвет а также коптящее пламя ( в последнем случае из трубы валит черный дым)уведомляет о недостаточном поступлении воздуха. В таких случаях следует полностью открыть дымовую задвижку во время топки, а также поддувальную дверку. В случае необходимости следует еще дополнительно приоткрыть топочную дверку.
Твердое топливо
Печи работают преимущественно на твердом топливе( дрова, уголь, торф). Но некоторые модели каминов также можно топить каменным углем или торфом.Кроме этого,существуют газовые камины. Для растопки каминов и печей чаще всего используют сухие дрова лиственных пород.Дрова с большим содержанием влаги дают много дыма и золы и способствуют образованию конденсата в трубе. Сухие дрова имеют темный цвет, трещины на торцах и издают чистый звук.
Свежесрубленные дрова никогда не бывают сухими. Влажность свежесрубленных дров составляет 50 %. Для того чтобы стать сухими, они должны пролежать 1 год либо на открытом воздухе, либо в помещении. В первом случае влажность дров падает до 25% а во втором до 15%. Хранить дрова следует в поленнице. Причем, чтобы увеличить скорость сушки дров, рекомендуется каждый следующий ряд дров укладывать перпендикулярно нижнему.
Можно сделать в корпусе печи или камина нишу -дровницу,которая будет служить для хранения дров. Но в таком случае остро встает вопрос о безопасном месторасположении дровницы, чтобы не допустить возникновение пожара. Как правило дровницу устраивают в самом низу, под топкой с изоляцией от топочной части камина.Но в целях пожарной безопасности дрова рекомендуется хранить подальше от огня.
Хранят дрова в расколотом виде. Длина и толщина поленьев должна быть примерно одинаковой. Длина должна составлять 3/4 ширины топочного отверстия. В среднем длина поленьев не должна превышать 30-40 см( более точная длина зависит от размеров топливника).Наибольшей теплоотдачей обладает древесина твердых лиственных пород( дуб,бук, ясень, береза, яблоня, груша, боярышник и тис.
Дуб, бук и тис трудно колоть и растапливать. Остальные же породы легко колются и хорошо горят. В общем древесина твердых пород характеризуется медленным сгоранием. Древесина средней твердости( некоторые фруктовые и хвойные породы) обладают средней теплотворностью. Из этих пород можно выделить особенно вишню, кедра, вяза и пихту. При этом древесина вишни, вяза и пихты при горении сильно дымят.
Мягкая древесина хвойных пород содержит много смолы и выделяет мало тепла, при этом дает большое количество сажи, оседающей на внутренних поверхностях камина и печи. Она легко колется и горит, но нередко сильно искрит, особенно ель. К мягким породам относятся ель и сосна. К существенным достоинствам хвойных пород относится приятный аромат горящих дров.
Наибольшей популярностью пользуются березовые дрова, которые легко колются и хорошо горят. Они также содержат малый процент смол и являются весьма доступными в регионах Центральной России. Сухие ветки яблони и груши, а также вишни и можжевельника нередко используют для растопки каминов из-за приятного аромата, который они издают в процессе горения.
Схема-1. Печь каменка на твердом топливе в разрезе
Дрова, каменный уголь или торф должны равномерно покрывать собой всю колосниковую решетку.Толщина слоя топлива определяется опытным путем в каждом конкретном случае в зависимости от конструкции печи и погодных условий. но все-таки существуют несколько правил:
• В холодное время года толщину слоя топлива следует увеличить по сравнению с демисезонным периодом.
• примерная толщина слоя топлива в демисезонный период, на которую можно ориентироваться :
дрова 20-25 см; торф-15-20 см; антрацит 10-15 см; каменный и бурый уголь -7-10 см.
недостаточная толщина топлива увеличивает поступление воздуха в топливник. что уменьшает КПД печи.Избыточная же толщина топлива затрудняет поступление воздуха, в результате чего топливо сгорает не полностью, а печь быстро засоряется сажей и золой. результат-тот же : падение КПД печи.
Как топить печь дровами (или любым другим видом твердого топлива)
Процесс топки печи твердым топливом заключается в следующем:
• Откройте дымовую задвижку, а также топочную и поддувальную дверки, в результате чего в печь хлынет холодный воздух.
• Растопите печь, используя для разжигания твердого топлива такие легковоспламеняющиеся предметы, как бумагу, березовую кору, лучину. Ни в коем случае не используйте легковоспламеняющиеся жидкости типа бензина или керосина.
• Когда огонь хорошо разгорится, начните регулировку горения топлива при помощи манипуляций с дымовой задвижкой (открывая и закрывая ее).
• К концу топки прикройте дымовую задвижку ( но не полностью) и пошуруйте остатки топлива кочергой, чтобы сократить время догорания топлива. Длительное догорание топлива вызывает сильное остывание печи.
• После сгорания топлива закройте поддувальную дверку.
• Когда погаснут все угольки плотно закройте дымовую задвижку.
Торф как топливо
Торф -остатки перегнивших растительных веществ,залегающих в почве. По способу добычи различают торф резной, кусковой, прессованный ( в форме брикетов) и фрезерный( в виде торфяной крошки). Влажность кускового торфа колеблется от 25 до 40 %. По химическому составу и теплотворной способности он приближается к дровам, но имеет большую зольность.
При сжигании торфа образуется большое количество золы, которая забивает отверстия колосниковой решетки, что уменьшает поступление воздуха. Поэтому колосниковую решетку печей, работающих на торфе, необходимо регулярно чистить 4-5 миллиметровой проволокой. Кроме того, дымовую задвижку полностью закрывают лишь после того, как уберут всю золу, которая долго не гаснет.
Как топить печь углем
Во-первых, на колосниковую решетку под слой угля необходимо класть мелкие щепки и поленья массой 1,5-2 кг. Поверх них равномерно выкладывают 30-40 г каменного угля, после чего топливо поджигают. Когда поленья а за ними и куски угля хорошо разгорятся, можно доложить оставшуюся часть каменного угля ( примерно 1/3 ведра).
Как и в случае с торфом, прежде чем окончательно перекрыть дымовую трубу задвижкой, необходимо удалить из подтопочной камеры золу и с колосниковой решетки остатки топлива, которые рекомендуется использовать во время следующей топки. если вам претит такой способ топки каменным углем, тогда полностью сжечь уголь вам помогут небольшие поленья одинакового размера, которые следует подбрасывать в огонь по мере топки печи.
Как правило загрузку твердого топлива (угля) осуществляют в 1-2 приема. Повторная партия твердого топлива (угля) загружается, когда первая партия догорела до стадии крупных углей. Повторная загрузка должна осуществляться очень быстро, чтобы как можно меньше охладить топливник холодным воздухом, врывающимся через топочную дверку. В остывшем топливнике топливо будет гореть очень долго.
Печи большой теплоемкости, имеющие большие размеры, топят 1 раз в сутки. печи средней теплоемкости требуют топки два раза в сутки. Чугунные времянки и камины относятся к печам малой теплоемкости и требуют постоянного обогрева помещения непрерывной топкой.
Как разжечь камин
Если камином не пользовались долгое время, то холодный застоялый воздух в дымовой трубе затрудняет растопку камина, препятствуя восходящему движению горячих газов. Поэтому перед растопкой рекомендуется нагреть воздух в трубе. Для этого возьмите газетную бумагу, подожгите ее поднесите к входу трубы ( просунув руку в топку). Вскоре появится тяга, что сообщает о полной рабочей готовности камина.Теперь можно приступать к растопке.
Чтобы растопить камин, в большинстве случаев прибегают к таким подручным средствам, как стружка, старые газеты и щепки. Камины работающие на каменном или буром угле, можно растопить и специальными средствами ( химическими таблетками, газовым или электрическим разжигателем).
Внимание! Нельзя растапливать камин легко воспламеняющимися жидкостями( бензином или керосином) !
Топка камина дровами
Выложите равномерно на колосниковую решетку немного стружки или старых газет, поверх них уложите ряд четвертушек поленьев. Подожгите растопочный материал. Когда огонь разгорится, добавьте половинки поленьев. Поленья укладывают в топку горизонтально с промежутком в 10 мм между ними. Толщина слоя топлива не должна превышать 30 см. При помощи заслонок и поддувальной дверки отрегулируйте тягу в камине.
Топка камина углем
Растопите камин щепками или газетными листами. Выложите на решетки щепки и старые газетные листы, сверху них-тонким слоем небольшие поленья и рыхлый слой угля толщиной около 5 см. Подожгите растопку снизу. Когда огонь разгорится, добавьте более крупные куски угля. Отрегулируйте тягу, манипулируя с заслонкой. Химические таблетки для разжигания огня кладут прямо в слой угольного топлива. Газовый разжигатель также кладут прямо в уголь и не вынимают его до конца топки.Электрический разжигатель устанавливают рядом с камином и направляют соплом прямо на слой угля. Когда топливо разгорится, разжигатель выключают.
Топка камина старыми газетами
Для топки камина можно использовать старые газеты. Для этого стопку газет толщиной 10-15 см кладут на тлеющие угли и увеличивают тягу воздуха в камине. Теплотворность газетной бумаги составляет 1-3 кВт за 4-6 часов ( именно такое количество времени она будет гореть). Горение должно быть медленным и происходить главным образом в центре стопки газет.
Топка газовых каминов
Рисунок -1 (а). Газовый камин
Существуют камины отечественного и импортного производства, которые работают только на газообразном топливе. В газовый камин вмонтированы горелка и никелированный рефлектор, который обеспечивает эффективное излучение. Один баллон сжиженного газа обеспечивает 85-часовую работу камина. Все газовые камины автоматически отключают газовую горелку при угасании газа. Некоторые газовые камины в качестве декоративного элемента имеют керамические дрова, которые горят вечным огнем, поддерживающимся газом.
Великолепно сделанная бутафория создает ощущение присутствие настоящего очага огня. Отечественные модели каминов, отличаются большим ассортиментом и разнообразием внешнего вида. Некоторые модели оснащаются горелками инфракрасного излучения. Инфракрасный излучатель состоит из газовой горелки и огнеупорной керамической решетки, расположенной поверх нее. Во время топки камина газ природный или сжиженный горит небольшим синем пламенем, а керамическая решетка накаляется до 800-900°С.
Горелки инфракрасного излучения очень эффективны для обогрева больших помещений. Наиболее продуктивны такие камины в регионах с умеренным климатом. Однако в качестве дополнительного обогревательного устройства камины с инфракрасными горелками могут использоваться и в регионах с температурой ниже -30°С в зимний период.
Газообразное топливо
Газообразное топливо -это природный или сжиженный газ.Первый подается к газовым приборам по магистралям и используется в регионах, где ведется добыча газа. В остальных регионах к потреблению поступает сжиженный газ в баллонах вместимостью 0,9 кг, 2 кг, 11,5 кг или 24,5 кг.Индивидуальная газобаллонная установка включает в себя газовый прибор, газовый баллон с редуктором, газопровод и отключающее устройство. Газопровод от баллона до газового прибора выполняется из газопроводных труб диаметром 22 мм.Баллоны устанавливают как в помещении, так и вне его.
Внутреннее расположение баллона
В этом случае баллон крепят к стене специальным хомутом не менее чем в 1,5 м от газового прибора.Расстояние может быть уменьшено до 1 м, если между прибором и газовым баллоном поместить деревянную перегородку, изолированную асбестом и обшитую металлическим листом. примерный размер размер перегородки -1 х 0,5 м.При этом перегородку крепят не менее чем в 10 см от газового баллона. Для одного газового баллона отключающее устройство перед прибором не устанавливают.
Наружное расположение газового баллона
Баллоны устанавливают в специальном металлическом шкафу, который крепят к стене здания металлическими скобами или хомутами. В верхней части дверок и в нижней части боковых стенок шкафа должны быть сделаны вентиляционные щели.Для защиты от ультрафиолетовых лучей шкаф окрашивают белой или серебристой краской.
Перед каждым газовым прибором в доме оборудуют отключающее устройство. При монтаже газопровода снаружи здания, если газовый баллон расположен вне жилого помещения, необходим горизонтальный участок длиной не менее 0,5 м для компенсации в случае осадки шкафа. Помещение, где расположен газовый прибор, должно хорошо вентилироваться, то есть иметь постоянно действующую приточно-вытяжную вентиляцию.
Процесс топки печи газообразным топливом
• Проветрите помещение на протяжении 10 минут.
• Откройте топочную дверку и проветрите топливник также в течении 10 минут.
• Откройте кран у счетчика и на газопроводе у печи.
• Через смотровое отверстие поднесите к запальнику зажженную лучину и нажмите кнопку клапана.
• Откройте регулировочный кран.
Процесс горения газа регулируется поддувальной дверкой и регулировочным клапаном. При полном сгорании топлива( газа) цвет пламени должен быть прозрачным с голубоватым оттенком. Красный и желтый цвет пламени сигнализирует о том, что требуется увеличить подачу воздуха или уменьшить поступление газа. В случае угасания пламени необходимо немедленно закрыть регулировочный кран и проветрить печь в течении 10 минут, после чего повторить розжиг газа.
• По окончании топки следует закрыть кран на газопроводе.
• Закрыть регулировочный кран на газовой горелки.
• Закрыть поддувальную дверку и дымовую задвижку. При наличии запаха газа необходимо проветрить помещение и проверить, все ли краны закрыты. Если проветривание не помогает, необходимо вызвать специалистов.
Переоборудование печи под газообразное топливо
В связи с тем, что газообразное топливо пользуется заслуженной популярностью, нередко возникает потребность в переоборудовании печи, работавшей на твердом топливе, под газовую горелку. Процесс этот не сложный и не займет много времени. Зато принесет дополнительные удобства. Газ не надо заготавливать и долго хранить.
Газ доставляют в дом либо по магистралям, либо в баллонах в готовом для применения виде.Да и теплоотдача газообразного топлива превышает теплоотдачу любого вида твердого топлива. Использование газа в топке печи легче регулировать, а нередко процесс регуляции подачи газа в топливник печи осуществляется автоматически.
Рисунок-2. Газогорелочное устройство УГОП-2
1 – запальник; 9 – регулятор воздуха;
2 – смотровое окно; 10 – форсунка;
3 – кнопка; 11 – датчик контроля горения и тяги;
4 – клапан; 12 – панель;
5 – рычаг; 13 – винт регулировочный;
6 – заслонка; 14 – отражатель;
7 – кран; 15 – рамка.
8 – горелки стальные;
Любой вид бытовой печи можно перевести на газообразное топливо. Для этого в топке вместо колосниковой решетки, которую необходимо удалить, устанавливается специальное газогорелочное устройство. Устройство сажают на глино-песчаный раствор ( 1 часть глины, 1 часть песка и 1 часть поваренной соли крупного помола).
КПД печи
КПД печи-это отношение реальной теплоотдачи печи к идеальному количеству теплоты, которое можно было бы получить при полном сгорании топлива. КПД грамотно сооруженной печи составляет 75-85 %( естественно, при ее правильной эксплуатации).Полнота сжигания, следовательно эффективность топлива ( теплоотдача) непосредственно связаны с его свойствами и составом.
В состав топлива входят углерод, водород,кислород и минеральные добавки. Кроме того содержится вода в свободном состоянии. Даже сухие дрова содержат 8-10% воды ( по массе). При горении углерод и водород соединяются с кислородом воздуха. Реакция происходит с выделением тепла. В результате горения образуются газообразные и твердые продукты.
Газообразные -углекислый газ и водяной пар вместе с азотом воздуха( который не принимает участия в горении), пройдя по внутреннему устройству печи, уходят в атмосферу. Твердые продукты, главным образом угли и зола, выпадают в зольник через колосниковую решетку. Мельчайшие частицы золы, так называемые уносные частицы, проникают во внутренние каналы печи и постепенно засоряют их.
В бытовых печах нельзя достичь полного сгорания топлива. Попутно с углекислым газом -СО2 образуется окись углерода СО-угарный газ, который очень ядовит и опасен для человека. При неполном сгорании углерод уносится вместе с газами в атмосферу, образуя дым и частично оседает на внутренних поверхностях дымоходов в виде сажи. При неполном сгорании топлива тепла выделяется меньше и значит КПД печи не велик.
Поэтому для того чтобы в топливнике происходило более полное сгорание топлива, необходимо обеспечить достаточный приток воздуха в топливник и своевременное удаление из него газообразных продуктов горения. Первое условие удовлетворяется за счет установки колосниковой решетки соответствующих размеров, второе -устройства дымовой трубы достаточной высоты.
При сгорании одного и того же количества топлива разных видов выделяется различное количество тепла. Чтобы сравнить качество топлива, принято понятие о теплоте сгорания. Это количество теплоты, выделившееся при полном сгорании 1 кг жидкого, твердого или 1 нм³ газообразного топлива. Теплотворная способность различных видов топлива неодинаковая (смотри выше-удельная теплота сгорания топлива).
Тепло полученное при сгорании топлива идет на разогрев массива печи, а часть уходит в атмосферу с газами. Накопленное тепло печь отдает в помещение. Свойство печи запасать тепло во время топки и постепенно отдавать его в течении длительного времени -важнейшее качество для нее и называется аккумулирующей способностью. Тепло поступающее от стенок печи в помещении за единицу времени называется ее теплоотдачей.
Теплоотдача зависит от количества сожженного за то же время топлива, размеров внутренней тепловоспринимающей поверхности, толщин стенок печи и других факторов.Высокий коэффициент полезного действия печи (КПД) достигается путем правильного расчета тепловоспринимающей поверхности дымооборотов, высококачественной кладкой и соблюдением правил эксплуатации.
Высококачественная кладка достигается только при соблюдении всех технических условий и при кладке печи строго по чертежу.Даже небольшая оплошность при кладке может привести к серьезным последствиям. КПД печи можно определить по температуре дымовых газов, уходящих в дымовую трубу.Оптимальной температурой считается 200-250°С на уровне дымовой задвижки или вьюшки и 150° на выходе трубы.
При такой температуре КПД печи наивысшее, так как она хорошо прогревается. При температуре газов ниже 100 °С труба будет мокнуть, что приведет к ее разрушению. Причем в холодное время года конденсат замерзнет в трубе, что усилит разрушительные процессы. Повышение температуры ведет к перерасходу топлива.
Далее привожу два способа определения температуры дымовых газов:
• С помощью термометра со шкалой измерения до 300°С.
• С помощью сухой лучины.
Цвет лучины укажет на температуру дымовых газов:
• Если цвет лучины не изменился тогда температура дымовых газов в пределах до 150°С.
• Лучина имеет цвет корки белого хлеба( золотистый), тогда температура дымовых газов в пределах 200°С.
• Лучина имеет цвет корки ржаного хлеба, тогда температура дымовых газов в пределах 250°С.
• Лучина имеет черный цвет, тогда температура дымовых газов в пределах 300°С.
• Лучина превращается в уголь, тогда температура дымовых газов в пределах 400°С.
И в первом и во втором случае термометр устанавливают поперек отверстия дымовой трубы через вентиляционную дверку, расположенную чуть выше дымовой задвижки. Температуру с помощью термометра определяют непосредственно во время топки, поместив его в отверстие и вынув спустя некоторое время обратно, в то время как лучину вынимают после окончания топки печи.
Причины пониженной температуры (КПД) дымовых газов печи:
• Слишком большое внутреннее сечение дымовой трубы ( свыше 300 см²). Выход:-сузить отверстие трубы со всех сторон путем напуска кирпичей.
• Недостаточная высота дымовой трубы ( менее 4-5 метров) от колосниковой решетки. Выход: увеличить высоту дымовой трубы.
• Слишком большая площадь колосниковой решетки, в результате чего топливо не полностью покрывает ее поверхность. Выход: -заложить площадь решетки сзади и по бокам кирпичом или увеличить количество топлива.
• Слишком маленькая площадь колосниковой решетки. Выход-увеличить площадь решетки.
•Неплотно закрытые прочистные дверцы. Выход-плотно закрыть прочистные дверцы и тщательно замазать их глинопесчаным раствором.
• Неплотно закрытая дымовая задвижка( в силу того что ее пазы засорены).Выход-прочистить пазы задвижки через вентиляционную дверку или сменить движок задвижки.
•Сужены дымоходы или добавлены дополнительные обороты. Выход-перекладка дымоходов.
• Использование низкокалорийного топлива. Выход заменить топливо на высококалорийное.
*****